WO2017084863A1 - Verfahren zum erkennen eines fehlers in einer generatoreinheit - Google Patents

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WO2017084863A1
WO2017084863A1 PCT/EP2016/076044 EP2016076044W WO2017084863A1 WO 2017084863 A1 WO2017084863 A1 WO 2017084863A1 EP 2016076044 W EP2016076044 W EP 2016076044W WO 2017084863 A1 WO2017084863 A1 WO 2017084863A1
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excitation current
generator
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current
esoll
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Zoltan Ersek
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting an error in a generator unit as well as a computing unit, in particular a generator controller, and a computer program for its implementation.
  • Motor vehicles have a vehicle electrical system which is supplied with voltage via an electrical machine operated as a generator, for example a separately excited synchronous machine.
  • an electrical machine operated as a generator for example a separately excited synchronous machine.
  • the electric machine is usually connected via a rectifier to the electrical system and forms with this a generator unit. In such generator units errors such as short circuits occur, which should be recognized if possible.
  • a method for detecting a fault in a generator unit having the features of independent claim 1 may be provided. It can be provided that it is decided not only depending on the excitation current, but also depending on a desired value of the excitation current, whether the error is present or not. This has the advantage that errors can be detected particularly reliably.
  • the method is particularly simple if the setpoint value of the exciter current is determined as a function of a setpoint value of the generator voltage. In this case, the setpoint of the excitation current already exists due to the structure of the regulator.
  • the controller is particularly simple to design if the setpoint of the excitation current is also determined depending on an actual value of the generator voltage.
  • a triggering of a switch for switching the excitation current depends on the desired value of the exciter current.
  • a PWM signal is suitable for triggering, in which, in particular, the duty cycle and / or the frequency are set during the activation.
  • the controller is particularly easy to interpret if it is designed as a cascaded controller in which the control also depends on the actual value of the exciter current.
  • a method for safely operating a generator unit may be provided.
  • a reduction in the amount of the exciting current or a pulsation of the exciting current is performed.
  • the pulsing means that a clock frequency of the switch is reduced.
  • a computing unit in particular a generator controller, e.g. a control device of a motor vehicle is, in particular programmatically, configured to perform a method according to the invention.
  • the arithmetic unit can also be completely or completely set up in hardware for carrying out the method.
  • the implementation of the method in the form of a computer program is advantageous because this causes very low costs, especially if an executive controller is still used for other tasks and therefore already exists.
  • FIG. 1 schematically shows a generator unit with electrical machine
  • Rectifier and generator controller in which a method according to the invention can be carried out.
  • FIGS 2 to 5 show the generator unit of Figure 1 with various errors in the rectifier.
  • FIGS. 6 to 9 are graphs showing voltage and current waveforms for the errors shown in FIGS. 2 to 5.
  • Figure 10 shows schematically the structure of the exciter circuit of the generator unit.
  • FIG. 11 schematically shows a possible control circuit for regulating the exciter current.
  • FIG. 1 schematically shows a generator unit comprising an electric machine 100 with a rectifier 130 and a computing unit 140 designed as a generator controller, in which a method according to the invention can be carried out.
  • the electric machine 100 has a rotor or excitation winding 110 and a stator winding 120 and is used in the present case as a generator for supplying power to an electrical system 150 of a motor vehicle.
  • the electrical machine 100 and thus its stator winding 120 is in this case formed with five phases U, V, W, X and Z. Each of the five phases is connected via an associated diode 131 of the rectifier 130 to a positive side or high-side B + of the electrical system 150 and an associated diode 132 to a negative side or low-side B- of the electrical system 150.
  • the number five of the phases is chosen here only as an example and that a method according to the invention can also be carried out with a different number of phases, for example 3, 6, 7 or more. It is also possible to use suitable semiconductor switches instead of the dio
  • the generator controller 140 supplies the rotor winding 110 with an excitation current I E.
  • a switch may be provided in the generator controller 140, which is connected in series with the rotor winding 110, and adjusts the excitation current I E, for example by a clocked control.
  • the generator controller 140 has inputs for detecting the vehicle electrical system voltage with B + and B- and a phase voltage, in this case the phase Y, with voltage UY.
  • a discharged from the electric machine 100 power is denoted by IG.
  • FIGS. 2 to 5 the arrangement of FIG. 1 is shown, each with a specific error in the rectifier 130.
  • FIG. 2 shows an example of a short circuit in the high-side path, in this case in phase U. This can occur, for example, in the event of a short circuit of the associated diode 131.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a short circuit in the low-side path, in this case in phase U. This can occur, for example, in the event of a short circuit of the associated diode 132.
  • FIG. 4 shows by way of example a separated phase, here the phase U. This can occur, for example, during a separation or destruction (non-conducting state) of the two associated diodes 131 and 132. Likewise, however, this error occurs in a separation of the zug Anlagenigen line to the stator winding 120, which is connected to both diodes.
  • FIG. 5 shows, by way of example, an interruption in a low-side path, in this case in phase U.
  • Such an interruption occurs, for example, when the associated diode 132 is cut off at one side of the diode or, as shown in the figure, on both sides of the diode, or when the diode is destroyed, for example.
  • An interruption in a high-side path would accordingly occur, for example, when a diode 131 is disconnected or destroyed.
  • FIGS. 6 to 9 curves of the generator voltage U +, of the generator current IG, of the phase voltage UY of the phase Y (not in FIG. 7) and of the exciter current I E over the time t are shown.
  • the courses in FIGS. 6 to 9 correspond to courses which correspond to errors as shown in FIGS. 2 to 5.
  • the scaling of the individual diagrams does not always coincide both in terms of current or voltage and in time, which is not relevant to the present invention.
  • n is the speed of the generator in 1 / min and PPZ the number of pole pairs of the generator.
  • FIG. 7 it can be seen that a short circuit in a low-side path at the generator voltage becomes noticeable only briefly after the occurrence of the fault, and that the generator current decreases.
  • the excitation current as with the short-circuit in the high-side path, a clear oscillation with high amplitude compared to the course without error is seen, so that the short circuit can be detected.
  • FIG. 8 it can be seen that a separation of an entire phase becomes noticeable in the generator voltage shortly after the occurrence of the fault by a greater fluctuation in the voltage and subsequently only slightly by slight fluctuations.
  • the generator current goes into a vibration of increased amplitude.
  • the excitation current decreases slightly and goes into a vibration with a much higher amplitude than before the error occurred.
  • the phase voltage on the separated phase is no longer limited by a rectification, it therefore shows the much higher open circuit voltage of the electric machine. However, at the undamaged phases (as exemplified in the figure), the phase voltage will not change.
  • FIG. 9 it can be seen that an interruption in a low-side path leads to slight fluctuations in the generator voltage.
  • the generator current follows an oscillation at which the value of the current approaches zero when the respective separated low-side path is reached.
  • the phase voltage has a higher amplitude than before the fault and the exciting current also has a vibration of significantly increased amplitude.
  • FIG. 10 shows in more detail a possible circuit of the exciter circuit. Shown is the arithmetic unit 140, which is connected to the positive side B + and the negative side B- of the electrical system, and the rotor winding 110 is energized. For this purpose, a switch 112, for example a MOSFET, is provided, which is operated in a clocked manner.
  • a switch 112 for example a MOSFET
  • FIG. 10 shows a first possible detection of the excitation current I E flowing through the rotor winding 110.
  • a measuring device 113 for example a voltage constitution over a measuring shunt, is mounted in series with the switch 112 between a connection to the positive side B + and the first branching point 116. Another (not shown) possibility of detecting the excitation current, the measuring device 113 is to be connected in egrets with the freewheeling diode 111 between the branch points 115 and 116 parallel to the rotor winding 110.
  • a voltmeter 117 may be provided to determine the generator voltage U +.
  • FIG. 11 shows schematically a possible control circuit for controlling the activation of the switch 112, and a possible recognition of the errors illustrated in FIGS. 2 to 5.
  • a desired value U +, the generator voltage U + is a block 121 is transmitted to the optionally determined by the voltmeter 117 actual value of the generator voltage U + is supplied. From the generator voltage setpoint U +, should and optionally the generator voltage U + is a setpoint of the excitation current I E-soll determined, for example via a map. This desired value lEsoll is transmitted to a block 122, to which the actual value of the excitation current I E determined by the measuring device 113 is also transmitted. The block 122 determines from the setpoint value l Esoll and the actual value IE of the excitation current a drive signal S, with which the switch 112 is actuated.
  • This deviation .DELTA. ⁇ is fed to a block 119 which, depending on this deviation, determines whether one of the errors illustrated in FIGS. 2 to 5 is present.

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Abstract

Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine (100) mit Läuferwicklung (110) und Ständerwicklung (120) und einen daran angeschlossenen Gleichrichter (130), über den die elektrische Maschine (100) an ein Bordnetz (150) eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist, wobei abhängig von einem durch die Läuferwicklung (110) der elektrischen Maschine (100) fließenden Erregerstrom (IE) und von einem Sollwert (IE-soll) des Erregerstroms darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit sowie eine Recheneinheit, insbesondere einen Generatorregler, und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Kraftfahrzeuge verfügen über ein Bordnetz, das über eine als Generator betriebene elektrische Maschine, bspw. eine fremderregte Synchronmaschine, mit Spannung versorgt wird. Zur Regelung der Bordnetzspannung kann dabei ein Erregerstrom der elektrischen Maschine gesteuert werden. Die elektrische Maschine ist dabei in der Regel über einen Gleichrichter an das Bordnetz angeschlossen und bildet mit diesem eine Generatoreinheit. Bei solchen Generatoreinheiten können Fehler wie bspw. Kurzschlüsse auftreten, die nach Möglichkeit erkannt werden sollten.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2015 211 933 ist ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine) mit Läuferwicklung und Ständerwicklung und einen daran angeschlossenen Gleichrichter, über den die elektrische Maschine an ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist, bekannt, wobei über einen Erregerstrom durch die Läuferwicklung der elektrischen Maschine eine Spannung des Bordnetzes auf einen Sollwert geregelt und ein Verlauf des Erregerstroms überwacht wird, und wobei auf einen Fehler in der Generatoreinheit geschlossen wird, wenn ein oszillierender Verlauf des Erregerstroms erkannt wird, wobei ein Ausmaß der Oszillation über einem Schwellwert liegt. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorge schlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche so wie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
In einem ersten Aspekt kann ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruch 1 vorgesehen sein. Hierbei kann vorgesehen sein, dass nicht nur abhängig vom Erregerstrom, sondern auch abhängig von einem Sollwert des Erregerstroms darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht. Dies hat den Vorteil, dass Fehler besonders zuverlässig erkannt werden können.
Besonders einfach ist das Verfahren, wenn der der Sollwert des Erregerstroms abhängig von einem Sollwert der Generatorspannung ermittelt wird. In diesem Fall liegt der Sollwert des Erregerstroms bedingt durch die Struktur des Reglers bereits vor.
Der Regler ist besonders einfach auszulegen, wenn der Sollwert des Erregerstroms auch abhängig von einem Istwert der Generatorspannung ermittelt wird.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass eine Ansteuerung eines Schalters zum Schalten des Erregerstroms abhängig vom Sollwert des Erregerstroms geschieht. Insbesondere bietet sich für die Ansteuerung ein PWM-Signal an, bei dem bei der Ansteuerung insbesondere der Tastgrad und/oder die Frequenz einstellt werden. Besonders einfach auszulegen ist der Regler, wenn er als kaskadierter Regler konzipiert ist, bei dem die Ansteuerung auch abhängig vom Istwert des Erregerstroms geschieht.
In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, dass abhängig von einer Abweichung zwischen Sollwert des Erregerstroms und Istwert des Erregerstroms darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht. Ein solches Verfahren ist besonders einfach zu parametrieren.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass dann, insbesondere nur dann, darauf entschieden wird, dass der Fehler vorliegt, wenn ein Absolutwert der Abweichung größer ist als ein vorgebbarer Schwellenwert.
In einem weiteren Aspekt kann ein Verfahren zum sicheren Betreiben einer Generatoreinheit vorgesehen sein. Wenn erkannt wurde, dass der Fehler in der Generatoreinheit vorliegt, eine Reduzierung des Betrags des Erregerstroms oder eine Pulsung des Erregerstroms durchgeführt wird. Die Pulsung bedeutet, dass eine Taktfrequenz des Schalters reduziert wird.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, insbesondere ein Generatorregler, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Recheneinheit kann aber auch ganz oder vollständig in Hardware zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sein.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch eine Generatoreinheit mit elektrischer Maschine,
Gleichrichter und Generatorregler, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
Figuren 2 bis 5 zeigen die Generatoreinheit aus Figur 1 mit verschiedenen Fehlern im Gleichrichter.
Figuren 6 bis 9 zeigen in Diagrammen Spannungs- und Stromverläufe zu den in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Fehlern.
Figur 10 zeigt schematisch den Aufbau des Erregerstromkreises der Generatoreinheit.
Figur 11 zeigt schematisch einen möglichen Regelkreis zur Regelung des Erregerstroms.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch Generatoreinheit aufweisend eine elektrische Maschine 100 mit einem Gleichrichter 130 und einer als Generatorregler ausgebildeten Recheneinheit 140, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist, gezeigt. Die elektrische Maschine 100 weist eine Läufer- bzw. Erregerwicklung 110 und eine Ständerwicklung 120 auf und wird vorliegend als Generator zur Spannungsversorgung für ein Bordnetz 150 eines Kraftfahrzeuges verwendet. Die elektrische Maschine 100 und somit deren Ständerwicklung 120 ist vorliegend mit fünf Phasen U, V, W, X und Z ausgebildet. Jede der fünf Phasen ist dabei über eine zugehörige Diode 131 des Gleichrichters 130 an eine positive Seite bzw. High-Side B+ des Bordnetzes 150 und über eine zugehörige Diode 132 an eine negative Seite bzw. Low-Side B- des Bordnetzes 150 angebunden. Es versteht sich, dass die Anzahl fünf der Phasen vorliegend nur beispielhaft gewählt ist und dass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch mit einer anderen Phasenanzahl, bspw. 3, 6, 7 oder mehr durchführbar ist. Ebenso ist es möglich, anstelle der Dioden geeignete Halbleiterschalter zu verwenden.
Der Generatorregler 140 versorgt die Läuferwicklung 110 mit einem Erregerstrom I E. Hierzu kann im Generatorregler 140 ein Schalter vorgesehen sein, der mit der Läuferwicklung 110 in Reihe geschaltet ist, und der den Erregerstrom I E beispielsweise durch eine getaktete Ansteuerung einstellt. Weiterhin weist der Ge- neratorregler 140 Eingänge zum Erfassen der Bordnetzspannung mit B+ und B- sowie einer Phasenspannung, vorliegend der Phase Y, mit Spannung UY auf. Ein von der elektrischen Maschine 100 abgegebener Strom ist mit IG bezeichnet.
In den Figuren 2 bis 5 ist jeweils die Anordnung aus Figur 1 gezeigt mit jeweils einem spezifischen Fehler im Gleichrichter 130.
In Figur 2 ist beispielhaft ein Kurzschluss im High-Side-Pfad, vorliegend bei der Phase U, gezeigt. Dies kann bspw. bei einem Kurzschluss der zugehörigen Diode 131 auftreten.
In Figur 3 ist beispielhaft ein Kurzschluss im Low-Side-Pfad, vorliegend bei der Phase U, gezeigt. Dies kann bspw. bei einem Kurzschluss der zugehörigen Diode 132 auftreten. In Figur 4 ist beispielhaft eine abgetrennte Phase, vorliegend die Phase U, gezeigt. Dies kann bspw. bei einer Abtrennung oder Zerstörung (nichtleitender Zustand) der beiden zugehörigen Dioden 131 und 132 auftreten. Ebenso tritt dieser Fehler jedoch bei einer Abtrennung der zughörigen Leitung zur Ständerwicklung 120 auf, welche an beide Dioden angebunden ist. In Figur 5 ist beispielhaft eine Unterbrechung in einem Low-Side-Pfad, vorliegend bei der Phase U, gezeigt. Eine solche Unterbrechung tritt bspw. auf, wenn die zugehörige Diode 132 an einer Seite der Diode, oder, wie in der Figur gezeigt, auf beiden Seiten der Diode abgetrennt ist, oder wenn die Diode bspw. zerstört ist. Eine Unterbrechung in einem High-Side-Pfad würde dementsprechend bspw. bei einer Abtrennung oder Zerstörung einer Diode 131 auftreten.
In den Figuren 6 bis 9 sind jeweils Verläufe der Generatorspannung U+, des Generatorstroms IG, der Phasenspannung UY der Phase Y (nicht in Figur 7) und des Erregerstroms I E über der Zeit t gezeigt. Vor dem Zeitpunkt to herrscht ein normaler Betrieb der Anordnung und zum Zeitpunkt to tritt ein Fehler in der Generatoreinheit auf. Den Verläufen in den Figuren 6 bis 9 entsprechen dabei Verläufe, wie sie Fehlern, wie in den Figuren 2 bis 5 gezeigt, entsprechen. Hierzu sei angemerkt, dass die Skalierung der einzelnen Diagramme sowohl bei Strom bzw. Spannung als auch bei der Zeit nicht immer übereinstimmen, was für die vorliegende Erfindung jedoch nicht relevant ist.
In Figur 6 ist zu sehen, dass sich ein Kurzschluss in einem High-Side-Pfad bei der Generatorspannung nur kurzzeitig nach Auftreten des Fehlers bemerkbar macht. Der Generatorstrom nimmt ab und die Phasenspannung verändert sich hinsichtlich ihres Schwingungsmusters. Im Erregerstrom ist eine deutliche Schwingung mit hoher Amplitude im Vergleich zum Verlauf ohne Fehler zu sehen. Wenngleich in diesem Fall der Fehler auch an der Phasenspannung erkennbar wäre, so ist der Fehler im Verlauf des Erregerstroms noch deutlicher zu erkennen. Die Frequenz f der Schwingung in 1/s entspricht hier:
f = n ■ PPZ / 60,
wobei n die Drehzahl des Generators in 1/min und PPZ die Polpaarzahl des Generators darstellt.
Dieser Verlauf des Erregerstroms resultiert aus einer unsymmetrischen Verteilung der Phasenströme nach dem Kurzschluss, die dann einen Gleichstromanteil enthalten. Mit der Drehung der elektrischen Maschine werden diese ungleichen Gleichstromanteile dann auf den Läufer der elektrischen Maschine übertragen, da die fremderregte Synchronmaschine wie ein Transformator betrachtet werden kann, der einerseits eine Kopplung vom Läufer auf den Ständer, andererseits aber auch eine Rückkopplung vom Ständer auf den Läufer ermöglicht. Der Erregerstrom erhält dadurch einen deutlichen Wechselstromanteil, wodurch der Rückschluss auf den Kurzschluss möglich ist.
In Figur 7 ist zu sehen, dass sich ein Kurzschluss in einem Low-Side-Pfad bei der Generatorspannung nur kurzzeitig nach Auftreten des Fehlers bemerkbar macht und dass der Generatorstrom abnimmt. Im Erregerstrom ist, wie auch beim Kurzschluss im High-Side-Pfad, eine deutliche Schwingung mit hoher Amplitude im Vergleich zum Verlauf ohne Fehler zu sehen, wodurch der Kurzschluss erkannt werden kann.
In Figur 8 ist zu sehen, dass eine Abtrennung einer ganzen Phase sich bei der Generatorspannung kurzzeitig nach Auftreten des Fehlers durch eine größere Schwankung in der Spannung und anschließend nur noch geringfügig durch leichte Schwankungen bemerkbar macht. Der Generatorstrom geht in eine Schwingung mit erhöhter Amplitude über. Der Erregerstrom nimmt leicht ab und geht in eine Schwingung mit deutlich höherer Amplitude als vor Auftreten des Fehlers über. Die Phasenspannung an der abgetrennten Phase wird nicht mehr über eine Gleichrichtung begrenzt, sie zeigt daher die deutlich höhere Leerlaufspannung der elektrischen Maschine. An den nicht beschädigten Phasen (wie beispielhaft in der Figur gezeigt) wird sich allerdings die Phasenspannung nicht ändern.
Eine Erkennung einer abgetrennten Phase anhand der Phasenspannung ist somit nicht möglich, außer der Defekt würde zufällig die einzige Phase betreffen, die überwacht wird. Am Erregerstrom hingegen ist eine Abtrennung einer Phase deutlich zu erkennen. Wiederum tritt hier eine unsymmetrische Phasenstromverteilung auf. Bei Kurzschlüssen oder Unterbrechungen ergibt sich ständerseitig ein zusätzlicher Gleichstromanteil, der als Wechselstromanteil auf die Läuferseite übertragen wird. Bei der Abtrennung einer Phase wird der Phasenstrom in der entsprechenden Phase hingegen auf Null reduziert. Dementsprechend müssen die verbliebenen Phasen diesen Anteil kompensieren und werden somit asymmetrisch belastet. Im Fehlerfall der abgefallenen Phase ist die Frequenz der Oszillation doppelt so hoch wie bei den vorher aufgezeigten Fehlerfällen und lässt sich somit eindeutig von diesen unterscheiden.
In Figur 9 ist zu sehen, dass eine Unterbrechung in einem Low-Side-Pfad zu leichten Schwankungen in der Generatorspannung führt. Der Generatorstrom folgt einer Schwingung, bei der der Wert des Stroms jeweils mit Erreichen des jeweiligen abgetrennten Low-Side-Pfades gegen Null geht. Die Phasenspannung weist eine höhere Amplitude als vor dem Fehler auf und der Erregerstrom weist ebenfalls eine Schwingung mit deutlich erhöhter Amplitude auf.
Figur 10 zeigt genauer eine mögliche Schaltung des Erregerkreises. Dargestellt ist die Recheneinheit 140, die an die positive Seite B+ und die negative Seite B- des Bordnetzes angeschlossen ist, und die Läuferwicklung 110 bestromt. Hierzu ist ein Schalter 112, beispielsweise ein MOSFET, vorgesehen, der getaktet betrieben wird.
Ist der Schalter 112 geschlossen, fließt Strom von der positiven Seite B+ über den Schalter 112, einen ersten Verzweigungspunkt 116, die Läuferwicklung 110 und einen zweiten Verzweigungspunkt 115 zur negativen Seite B-.
Ist der Schalter 112 geöffnet, fließt Strom aus der Läuferwicklung 110 über eine zwischen den Verzweigungspunkten 115 und 116 parallel zur Läuferwicklung 110 geschaltete Freilaufdiode 111 zurück in die Läuferwicklung 110.
Figur 10 zeigt eine erste mögliche Erfassung des über die Läuferwicklung 110 fließenden Erregerstroms I E. Eine Messeinrichtung 113, beispielsweise eine Spannungsverfassung über einem Messshunt, ist in Reihe mit dem Schalter 112 zwischen einem Anschluss an die positive Seite B+ und dem ersten Verzweigungspunkt 116 angebracht. Eine weitere (nicht dargestellte) Möglichkeit der Erfassung des Erregerstroms ist, die Messeinrichtung 113 ist in Reiher mit der Freilaufdiode 111 zwischen den Verzweigungspunkten 115 und 116 parallel zur Läuferwicklung 110 zu schalten.
Eine weitere (nicht dargestellte) Möglichkeit der Erfassung des Erregerstroms I E ist, die Messeinrichtung 113 zwischen den Verzweigungspunkten 115 und 116 in Reihe mit der Läuferwicklung 110 parallel zur Freilaufdiode 113 zu haben. Dies hat den Vorteil, dass der Erregerstrom I E in jedem Schaltzustand des Schalters 112 ermittelt werden kann.
Ein Spannungsmesser 117 kann vorgesehen sein, um die Generatorspannung U+ zu ermitteln.
Figur 11 zeigt schematisch einen möglichen Regelkreis zur Regelung der An- steuerung des Schalters 112, und eine mögliche Erkennung der in den Figuren 2 bis 5 illustrierten Fehler.
Ein Sollwert U+,soll der Generatorspannung U+ wird einem Block 121 übermittelt, dem optional der vom Spannungsmesser 117 ermittelte Ist-Wert der Generatorspannung U+ zugeführt wird. Aus dem Generatorspannungs-Sollwert U+,soll und optional der Generatorspannung U+ wird ein Sollwert des Erregerstroms I E- soll ermittelt, beispielsweise über ein Kennfeld. Dieser Sollwertwert lEsoll wird einem Block 122 übermittelt, dem ebenfalls der von der Messeinrichtung 113 ermittelte Istwert des Erregerstroms I E übermittelt wird. Der Block 122 ermittelt aus Sollwert l Esoll und Istwert IE des Erregerstroms ein Ansteuersignal S, mit dem der Schalter 112 angesteuert wird.
Durch Ansteuerung des Schalters 112 und die Wirkzusammenhänge in der Generatoreinheit ergeben sich Auswirkungen auf den Istwert IE des Erregerstroms und die Generatorspannung U+, welche von den Sensoren 113, 117 ermittelt werden. Damit schließt sich der Regelkreis.
Sollwert l Esoll und Istwert IE des Erregerstroms können einem Differenzblock zugeführt werden, der hieraus eine Abweichung ΔΙ = l Esoll - I E ermittelt. Diese Abweichung ΔΙ wird einem Block 119 zugeführt, der abhängig von dieser Abweichung ermittelt, ob einer der in Figuren 2 bis 5 illustrierten Fehler vorliegt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass dann auf Fehler entschieden wird, wenn ein Absolutbetrag der Abweichung ΔΙ größer ist als ein vorgebbarer Schwellwert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erkennen eines Fehlers in einer Generatoreinheit, welche eine elektrische Maschine (100) mit Läuferwicklung (110) und Ständerwicklung (120) und einen daran angeschlossenen Gleichrichter (130), über den die elektrische Maschine (100) an ein Bordnetz (150) eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, aufweist, wobei abhängig von einem durch die Läuferwicklung (110) der elektrischen Maschine (100) fließenden Erregerstrom (I E) und von einem Sollwert (l Esoll) des Erregerstroms darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sollwert (l Esoll) des Erregerstroms abhängig von einem Sollwert (U+,soll) der Generatorspannung (U+) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Sollwert (l Esoll) des Erregerstroms auch abhängig von einem Istwert der Generatorspannung (U+) ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Ansteuerung eines Schalters (112) zum Schalten des Erregerstroms (I E) abhängig vom Sollwert (l Esoll) des Erregerstroms geschieht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Ansteuerung auch abhängig vom Istwert des Erregerstroms (I E) geschieht.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei abhängig von einer Abweichung (ΔΙ) zwischen Sollwert (l Esoll) des Erregerstroms und Istwert (I E) des Erregerstroms darauf entschieden wird, ob der Fehler vorliegt, oder nicht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei dann darauf entschieden wird, dass der Fehler vorliegt, wenn ein Absolutwert der Abweichung (ΔΙ) größer ist als ein vorgebbarer Schwellenwert.
8. Verfahren zum sicheren Betreiben einer Generatoreinheit, wobei dann, wenn mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 erkannt wurde, dass ein Fehler in der Generatoreinheit vorliegt, eine Reduzierung des Betrags des Erregerstroms (I E) oder eine Pulsung des Erregerstroms (I E) durchgeführt wird.
9. Recheneinheit (140), insbesondere Generatorregler, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen
10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (140) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (140) ausgeführt wird.
11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
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